ファイバー型プローブによる3次元任意空間配置での生体サンプルの光濃縮技術の開発

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光濃縮は光の電磁気学的な光誘起力と熱流体力学的な光誘起対流の相乗効果で液中の分散質を迅速かつ高密度に集積する技術である。本研究では、従来２次元平面上で行われてきた光濃縮を光源と熱源を一体化したファイバー型光濃縮プローブを用いて、３次元任意配置で実行できるように拡張するための原理を構築し、生化学分析応用に展開することにある。このような目的の下、初年度はファイバー型プローブの作製と作製したプローブでの光濃縮の初期検討に注力した。光濃縮用ファイバー型プローブは汎用的な光ファイバーに金ナノ薄膜を被覆することで作製した。この工程後にファイバー先端から照射されるレーザーの出力の低下から金ナノ薄膜を被覆できていることを確認し、吸収された光エネルギーの一部が熱に変換されると考えられる。さらに、作製したファイバー型プローブを液体試料に側面から挿入し、マイクロ粒子と細菌を分散質として光濃縮を行い、集合効率（=集積分散質数/全分散質数）も評価した[2022/3 応用物理学会で発表]。特に、基板から上方にプローブを配置した時に従来の基板上で行う光濃縮よりも１桁高い集合効率で分散質をファイバー型プローブ先端に集積することに成功した。これは、固液界面から離れた位置で先端の金薄膜を光加熱することで水平方向だけでなく鉛直方向の光誘起対流も集合に寄与し、輸送される分散質数が増加したためと考えられる。さらに、界面活性剤を添加して、バブルの表面状態と光誘起対流を変調することでファイバー型モジュールを用いた光濃縮でも効率を制御できることも明らかにした。